W tym artykule szczegółowo poznamy diody z wczesnym kontaktem punktowym oraz ich nowoczesne wersje, którymi są diody germanowe.

Tutaj poznamy następujące fakty:

Krótka historia diod stykowych
Budowa diod stykowych i nowoczesnych diod germanowych
Zalety diod stykowych lub diod germanowych
Zastosowania diod germanowych

Krótka historia diod punktowych

Dioda punktowa jest najstarszym wynalezionym typem diody. Był niezwykle prosty i zbudowany na krysztale materiału należącego do półprzewodnika, takiego jak galena, cynkit czy karborund. Dioda została po raz pierwszy wykorzystana jako tani i skuteczny sposób wykrywania fal radiowych, ponieważ miała „koci wąs”.

Karl Ferdinand Braun po raz pierwszy zademonstrował „asymetryczne przewodzenie” prądu elektrycznego między kryształem a metalem w diodzie styku punktowego w 1874 roku.

W 1894 roku Jagadish Bose przeprowadził pierwsze badania mikrofalowe, wykorzystując kryształy jako detektory fal radiowych. Pierwszy wykrywacz kryształów został wynaleziony przez firmę Bose w 1901 roku.

G. W. Pickard był przede wszystkim odpowiedzialny za przekształcenie wykrywacza kryształów w przydatne urządzenie radiowe. Rozpoczął badania nad elementami detektora w 1902 r. i odkrył tysiące związków, które można wykorzystać do tworzenia złączy rektyfikacyjnych.

“darmowy generator energii łatwy w domu ”

Podstawowe właściwości fizyczne tych wczesnych stykowych złączy półprzewodnikowych nie były znane w momencie ich stosowania. Dalsze badania nad nimi w latach 30. i 40. zaowocowały powstaniem współczesnych przyrządów półprzewodnikowych.

Budowa diody kontaktowej punktowej

Jak widać na poniższym rysunku, mały drucik przypominający wąsy kota został użyty do kontaktu z kryształem. Był to najlepiej wykonany ze złota, aby zapobiec utlenianiu.

Następnie pojawiły się inne typy detektorów, takie jak kosztowne diody germanowe i ostatecznie kosztowne rurki detektorowe.

Doprowadziło to do powszechnego wdrożenia kociego wąsa punktowego w bezprzewodowych radiostacjach podczas I wojny światowej.

W porównaniu z nowoczesnymi półprzewodnikami, zestaw detektora kocich wąsów lub zestaw kryształów nie był nawet w przybliżeniu dokładny. „Wąs” musiał być ręcznie umieszczony na krysztale i zamocowany w określonej pozycji. Jednak w ciągu kilku godzin działania jego skuteczność spadłaby i należało ustalić nowe stanowisko.

Chociaż miał wiele wad, wąsy i kryształy były pierwszymi półprzewodnikami zastosowanymi w radiotelefonach bezprzewodowych. W tych wczesnych latach łączności bezprzewodowej większość hobbystów mogła sobie na to pozwolić, diody punktowe działały dość dobrze, ale nikt nie rozumiał, jak to działa.

Diody germanowe (nowoczesne diody kontaktowe punktowe)

Diody punktowe są obecnie znacznie wydajniejsze i bardziej niezawodne. Jak pokazano na poniższym rysunku, są one wykonane z chipa germanu typu N, do którego włożony jest cienki drut wolframowy lub złoty (zastępujący wąsy).

Drut powoduje migrację części metalu do półprzewodnika, gdzie styka się z germanem. Służy to jako zanieczyszczenie, tworząc mały region typu P i tworząc połączenie PN.

Ze względu na mały rozmiar złącza PN nie jest w stanie tolerować wysokich poziomów prądu. Najwyższa to zazwyczaj kilka miliamperów. Prąd wsteczny diody styku punktowego jest większy niż typowej diody krzemowej. Jest to dodatkowa właściwość urządzenia.

Zazwyczaj wartość ta może wynosić od pięciu do dziesięciu mikroamperów. Tolerancja napięcia wstecznego diody stykowej jest również niższa niż w przypadku kilku innych diod krzemowych.

Maksymalne napięcie wsteczne, które urządzenie może tolerować, jest często definiowane jako szczytowe napięcie zwrotne (PIV). Typowa wartość napięcia wstecznego dla jednej z tych diod stykowych wynosi około 70 woltów.

Zalety

Dioda germanowa, znana również jako dioda stykowa, wydaje się pod wieloma względami podstawowa, ale ma kilka zalet. Pierwszą zaletą jest prostota wykonania.

Dioda z kontaktem punktowym nie wymaga technik dyfuzji lub wzrostu epitaksjalnego, które są zwykle potrzebne do wytworzenia bardziej tradycyjnego złącza PN.

Producenci mogli łatwo oddzielić części germanu typu N, ustawić je i podłączyć do nich przewód w idealnym złączu rektyfikacyjnym. Dlatego w początkowych okresach technologii półprzewodnikowej diody te były szeroko stosowane.

Dodatkowym atutem jest łatwość obsługi diody punktowej. Złącze ma wyjątkowo niską pojemność ze względu na niewielkie rozmiary.

Nawet podczas gdy zwykłe zwykłe diody krzemowe, takie jak 1N914 i 1N916, mają wartości tylko kilku pikofaradów, diody styku punktowego mają jeszcze niższe wartości. Ta właściwość sprawia, że doskonale nadają się do zastosowań wykorzystujących fale radiowe.

Wreszcie, german użyty do produkcji diody stykowej powoduje minimalny spadek napięcia przewodzenia, co czyni go idealnym do stosowania jako detektor. Dlatego dioda wymaga znacznie niższego napięcia do przewodzenia.

W przeciwieństwie do diody krzemowej, która wymaga 0,6 V do włączenia, typowe napięcie przewodzenia diody germanowej wynosi zaledwie 0,2 V.

Aplikacje

Jeśli jesteś hobbystą i lubisz budować malutkie odbiorniki radiowe, to najlepszym rozwiązaniem może być zastosowanie diody stykowej w zestawie kryształowym.

Najbardziej podstawowa forma odbiornika radiowego, która była szeroko stosowana w pierwszych dniach radia, jest znana jako odbiornik radiowy kryształowy. Jest również powszechnie znany jako zestaw kryształów.

Najbardziej fascynującą rzeczą w tym radiu jest to, że do działania nie wymaga zewnętrznego zasilania. W rzeczywistości wytwarza sygnał dźwiękowy, wykorzystując moc sygnału radiowego odbieranego przez antenę.

Swoją nazwę zawdzięcza swojemu najważniejszemu komponentowi, detektorowi kryształowemu (dioda styku punktowego), który początkowo był wytwarzany z materiału krystalicznego, takiego jak galena.

Proste radio kryształkowe wykorzystujące punktową diodę germanową 1N34 można zobaczyć na poniższym schemacie.